| Предыдущая глава |
↓ Содержание ↓
↑ Свернуть ↑
| Следующая глава |
Все равно не догадались. Рассказал про коллектор, когда несколько обмоток ротора подсоединяются к некоторому количеству пластин на оси, и по этим пластинам скользят пары щеток-токосъемников, которые отбирают от обмоток электричество, каждая в свой черед. В результате получается не идеально постоянный ток, а с небольшими биениями. Но это как с плохо закрепленным колесом телеги — вилять оно виляет, но ехать особо не мешает.
Раздал подмастерьям бумаги с чертежами небольшого генератора постоянного тока на четыре обмотки статора и пять обмоток ротора. Выдал и деревянные шаблоны, по которым нужно будет гнуть сердечники из полос мягкого железа. Габариты генератора, по большому счету взял от балды, ориентируясь на габариты генератора от автомобиля моего времени. Генератор делали всем миром. Старательно мешая друг другу. Потратили больше времени, подгоняя детали согнутые разными помощниками, чем, если бы все делал один человек. Зато все прикоснулись к неведомому, а когда в этом неведомом есть хоть частичка твоего труда — то оно перестает быть пугающим и становиться близким и понятным.
Под грохот ударов, по сгибаемым деталям сердечников, рассказывал, что железо лучше проводит магнитное поле, а медь лучше проводит электричество — вот нам и надо максимально использовать эти две особенности. Когда мы сворачиваем медную проволоку спиралью — река электричества порождает водоворот. И если в центр этого водоворота поставить ось, водоворот от этого только сильнее станет. И материалом для этой оси лучше всего подойдет железо. Вот только, если поставить ось из массивной железной отливки — то водоворот в ней породит электрический ток, и будет на это расходовать силы, а нам этого не надо. Именно по этому мы набираем оси, которые будем называть сердечниками, из железных полос, да еще олифой закрашенных. Олифа электричество не проводит, вот это и помешает внутри железного сердечника разгуливать электричеству.
Собирали генератор более полутора часов, и это, не смотря на толпу народа и заготовленные заранее материалы. Каждый чих приходилось пояснять, и почему мы для сердечников отдельные катушки из бумаги сделали, и зачем везде бумагой прокладываем. Зачем, зачем — да не верю просто в надежность изоляции проводов! Если на изоляцию между витков еще могу положиться, то наматывать провода на голый металл, да еще и при условии, что на изгибах изоляция проводов потрескивает — очень чревато. Кроме того, отдельные бумажные катушки позволяют спокойно наматывать их на оправках разным людям — а если мотать их прямо в генераторе, то будет очень неудобно, больше чем пара человек работать не смогут, да и то локтями толкать друг друга будут. А отдельные катушки, снимем с оправок и наденем на сердечники. Если будут болтаться, еще полоску железа подсунем. К сожалению, толщина пластин немного гуляла, и угадать размер совершенно точно было на уровне высшего пилотажа — нам этого пока не надо.
Разок выходили с мастерами на перекур. Точнее, у меня был перекур, а у них вопросник. Говорили о том, что нужно будет для электрических машин, и как с ними поменяется завод. Литейщика интересовала моя оговорка про грязный металл. Понятия не имею, как его чистить. Предложил продувать медь воздухом, как мы со сталью делаем, всякая гадость может выгореть в шлак. Вот только и сама медь окислиться. Попробуем, конечно. Еще бы потом водородом продуть. Но мало того, что водорода нет, так еще и бабахнуть должно душевно. Такие эксперименты не для единственного, прогрессивного завода в преддверии войны. Можно будет генераторным газом попробовать продуть. Полыхать будет знатно, но все же — не водород. Попробуем потом на небольшой партии перед разливкой на пруты для волочения.
С железом светили аналогичные проблемы, и, кроме этого, не имел понятия какую долю углерода можно использовать. Пока пробовали мягкое железо, прокатанное сразу после продувки, и отожженное. Дальше попробуем более углеродистые пластины и сравним результаты.
Первый генератор сбалансироваться не хотел. Ось получилась слишком тонкая, и якорь изображал скакалку. Прервал занятие, и отправил двух подмастерьев с мастером кузнецов точить новую ось. За одно и шкив большого и малого диаметра пусть сделают.
Вечером запустили генератор, подключив его через повышающий ременный редуктор к заводскому валу. Генератор тонко завыл, притирая бронзовые вкладыши. Помазали вкладыши еще жиром и отполировали пластины коллектора, после чего поставили и подключили щетки в виде толстых медных проволочек. Наступил момент истины. Для запуска генератора, ткнул на вход катушек статора вольтов столб. Варварство конечно, но со схемой подмагничивания нет сил и средств возиться. Будем запускать генераторы так, можно сказать, с толкача.
Не каждый автомобиль заводиться с пол оборота стартера, знакомая мне машинка так вообще порой пол сотни этих оборотов требовала. Так что, тыкал "стартер" генератора, меняя используемое количество батарей, пока генератор не завелся. И узнать это было легко. Кожаный ремень засвистел по деревянному шкиву, жалуясь на возросшую нагрузку. Подтянули вниз редуктор, натягивая ремень. Мысленно дополнил схему натяжителями ремня.
Выход генератора подключили на свечу Яблочкова. Свеча требовала своего стартера, на этот раз попробовал просто коснуться кончиков электродов проволокой — свече ведь все равно, от чего первоначальная дуга вспыхивает. Вспыхнула. Победа, однако.
Генератор завыл, откровенно жалуясь на перегруз и вообще, на отсутствие нежного отношения к новорожденному. Потрогал статор, проверяя температуру. Поднималась, но пока больным младенец не выглядел. Пошли еще курить и разговаривать, дым от свечи к разговорам в цеху не располагал.
Говорили про освещение, мастера предлагали прямо сейчас поставить такие свечи на территории. Посылал их к волочильщикам, от которых зависит наличие у нас проводов. Под многочисленными недобрыми взглядами, мастер волочильщик обещал, что приложит все силы. Кстати, про свечи в цехах — мастера уже не заикались, дыму от этого новшества действительно многовато. И сгорают они быстро. Хотя, если сделать электроды потолще, на пару часов должно хватить, а то и больше.
Прибежал дежуривший у генератора подмастерье, доложил, что его подшефный сильно нагрелся. Хотя, рукой трогать его еще можно.
Решили с мастерами на сегодня закругляться. Завтра поговорим о том, как мерить будем эти невидимые субстанции — любое дело требует точности.
Вот так и получилось, что разговор о напряжении и силе тока зашел только на второй день, когда лабораторный генератор, оснащенный дополнительно крыльчаткой охлаждения, во всю сжигал свечу Яблочкова, вынесенную на улицу, и на которую собрались посмотреть толпы народу. Святых отцов попросил первое время побыть рядом, успокоить народ, что это вовсе не проделки сатаны, это мастера опять диковину удумали.
Как будем мереть неуловимое и невидимое? Так и будем — по результату воздействия невидимого на реальный мир. Для начала повторим опыт с нашей первой спиралью, только вместо электромагнитов поставим на их место пару железных, намагниченных гвоздей. Собственно, наши вчерашние электромагниты уже слегка намагнитили свои гвозди и нам пока этого достаточно. Закрепляем магниты с двух сторон от спирали, а на спираль подключаем ток электричества от столба. Можно, конечно и от генератора, но пока будем использовать столб, потом поясню почему.
Все видели, что произошло? Да, спираль повернулась. А почему? Да потому же, почему "Рыбка" носом на зиму указывает. Помните, магнитные поля взаимодействуют и стараются расположиться так, чтоб меньше мешать друг другу. Вот спираль и заняла наиболее удобное положение относительно магнитов. А если мы будем мешать спирали поворачиваться? Давайте на одну сторону витков свинцовый грузик примотаем, тогда спираль будет смотреть одной стороной всегда вниз. Теперь снова подключаем к ней столб, и видим, как спираль повернулась немного, пока сил хватало грузик поднимать. А теперь добавим еще пар в электрический столб. Сила столба стала больше, и спираль отклонилась больше. Вот так и будем измерять эти невидимые силы — по отклонению спирали. Чтоб нам было удобно — на спираль оденем стрелку, закрепим ее поперек спирали, и пока электричества нет, стрелка будет стоять вертикально, а как подключим, она отклониться влево или вправо. А от чего это зависит? С этого и начнем наш сегодняшний урок.
Про магнитное поле мы уже сказали, что у него есть летний и зимний полюс. Вот и у электричества есть такие полюса. Как мы назовем полюса — электрической реке безразлично. Давайте называть полюс, что к меди в электрическом столбе подключен плюсом или положительным, а противоположный соответственно минусом, или отрицательным. И теперь смотрите, если к спирали подключить столб плюсом и минусом — стрелка отклониться в одну сторону. А если поменять местами плюс и минус — то в другую. Вот так и будем определять, где в наших устройствах плюс, а где минус. А по величине отклонения стрелки будем определять, насколько мощный поток электрической реки проходит через устройство. Вот тут нас ждет еще одна проблема. Представьте себе наш мельничный пруд, что выше плотины. Из него вода может течь по двум рукавам, по короткому и крутому, через плотину, или по длинному и пологому, по которому сброс вешних вод идет. Представили? Оба рукава примерно одинаковое количество воды пропускают, но в коротком вода бурлит, и скорость ее движения большая, а по длинному рукаву вода течет неспешно. Таким образом, чтоб точно описать оба рукава нам надо сказать, не только, с какой высоты они вытекают, но и скорость или силу их течения. Вот и электрическая река подчиняется этому закону, ее можно описать теми же словами — у нее есть перепад, и сила течения. Представьте, перепад может быть большой, но если мешать течь потоку электричества, то сила течения будет маленькой, река будет еле сочиться. А может быть наоборот, перепад небольшой, но невидимому течению ничего мешать не будет, и силу течение наберет значительную, и чем больше перепад, тем более значительную силу наберет течение, если ему ничего не мешает. Представили, на примере обычной реки? Плохо, давайте еще раз поясню ...
А потом еще раз, индивидуально. Абстрактные вещи тут воспринимали слабее — сразу вспомнился фрагмент от Филатова — "... нам бы схемку, аль чертеж — мыб затеяли вертеж ...".
Как будем называть все эти силы — электрической реке безразлично, как и название ее полюсов. Это надо нам, для бюрократии. Но чтоб не называть силы неизвестно как — их назвали в честь ученых, которые силы эти обнаружили первыми.
Поперхнулся. Чуть не ляпнул, что еще обнаружат. Вообще интересно наверное, родиться, и узнать что в честь тебя уже что-то назвали. Или фамилию дадут в честь явления? А что, вполне может быть — будет итальянец Александро Монтега ковыряться с электричеством, и его обзовут Вольтом, потом кличка приклеиться и история слегка залечит прорехи. Ну да ладно, мне до этих времен точно не дожить.
Итак, перепад электрической реки назвали напряжением, а единицы, в которых его измеряют — вольтами. А силу течения электрической реки, так и назвали силой тока, или просто током, и меряют его в амперах. Это просто запомните, так как это условность.
И чему будет равен один вольт?
Чтоб нам было проще, за один вольт принимаем одну пару металлов из электрического столба. Это, правда, не совсем точно, так как пока металлы в столбе свежие, напряжение в каждой паре чуть больше одного вольта, а когда метал израсходуется — напряжение станет меньше одного вольта. Со временем, мы с вами найдем это значение точно.
А силу тока как будем оценивать?
Уже сказал, что сила тока зависит от напряжения и сопротивления. Чем больше напряжение и меньше сопротивление — тем больше сила тока. Вот и выходит зависимость, что сила тока равна напряжению, деленному на сопротивление. Это понятно? А чего глаза такие остекленевшие? Вспомните, как площадь прямоугольника найти — это вы все делали. Длину на ширину умножаем. Так вот. В этом примере, длинна это сила тока, ширина это сопротивление, а площадь, это напряжение. Законы мира, они очень похожи друг не друга, к какой бы области не относились.
Вот и выходит, что, зная напряжение, по количеству подключаемых пар столба и сопротивление, которые сами организуем — найдем силу тока.
Про сопротивление вам рассказывал — каждый металл пропускает электрическую реку по-разному. Но сопротивление не только от металла зависит, но и от его размеров. Сами понимаете, проковыряй мы в плотине тонкую дырочку — будет тонкая струя, значит, дырочка воде оказывает большое сопротивление. А расковыряй мы в плотине огромную дыру — вода хлынет потоком и сопротивление ему большая дыра практически не окажет. А так как электрическую реку мы пустим по проводам-трубам, то и длина этих проводов важна. Сами понимаете, короткая дорога от дома до сортира сил потребует гораздо меньше, чем, если вы от дома пойдете в Архангельск. В итоге получаем, чем больше площадь сечения провода-трубы, тем меньше сопротивление, и наоборот, чем провод длиннее, тем сопротивление больше. А значит, сопротивление провода равно коэффициенту сопротивления металла, из которого провод сделан, умноженному на длину провода и деленному на площадь сечения провода. Уф.
Это был, конечно, не экспромт. Хорошие экспромты надо долго готовить, лишний раз в этом убедился на проводах школы в поход.
Более того, удельное сопротивление помнил только у меди, так что у подмастерьев впереди много увлекательной работы по составлению справочников. Еще одна зацепка была, чисто эмпирическая — сопротивление стали примерно в 10 раз больше меди. Выходит, 4.5 метра стальной проволоки диаметром 1мм, а тоньше мы пока сталь волочить не могли, будут иметь сопротивление 1 Ом. А если свернуть стальную проволоку спиралью в 15 сантиметров диаметром, то каждые 10 витков дадут плюс один Ом. В результате, можем сделать реостат длинной 50 см, диаметром 15 см с сотней витков стальной проволоки, разделяя витки 5мм шагом. Такой реостат будет иметь сопротивление от нуля до 10 Ом с шагом 0.1 Ом. Для первых лабораторных хватит, а кило омы будем подбирать из имеющихся материалов, имея эталонное сопротивление.
Вот изготовлением эталонного сопротивления из стальной проволоки и озадачил подмастерьев. Дело там не хитрое, справятся. Главное потом все хорошенько проолифить, зачистив только узкую полосу контакта на всех витках.
Весь день потратили на создание лабораторного гальванометра, так как наш первый макет не мог похвастать чувствительностью и повторяемостью. Вот и составляли, вместе с подмастерьями, чертеж прибора и схемы его подключения для измерения силы тока и напряжения. Рисовал, в основном, сам — зато подмастерья мотали рамки, и намагничивали железки, пока мы не подобрали параметры удобные нам для работы. Точнее, приборов сделали два один на напряжения до 20 вольт и токи до 10 ампер, второй на напряжения до 200 вольт и токи до 100 ампер, причем, шунт на втором измерителе можно было менять, но пока отградуировали его приблизительно.
| Предыдущая глава |
↓ Содержание ↓
↑ Свернуть ↑
| Следующая глава |
